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水下雷射材質辨識方法於離岸風電塔柱健康檢測

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水下雷射材質辨識方法於離岸風電塔柱健康檢測

●技術簡介:
雷射材質辨識技術和智慧色彩補償照明系統,搭配水下無人載具實現水下風機鏽蝕檢測和影像色彩還原的功能,透過光譜分析即時獲取鏽蝕資訊並於影像上呈現真實鏽蝕色彩,使得演算法能夠準確判斷柱體的健康狀況。載具將會建立風機的健康資訊,幫助檢驗員做出最佳的保養策略,把風機的發電效益維持於最佳的狀態。
●技術之科學突破性:
目前,在離岸風電的風機的檢測上,僅對於陸上,採用飛行無人載具及人工攀登方式,進行風機的鏽蝕健康檢測。對於水中的鏽蝕檢測,具備高人力成本和高危險性,故難以實現。若採用水下無人載具進行檢測時,透過相機取得之影像,因為光譜在水中穿透時產生不均勻衰減,導致色調偏向藍、灰色。然而,對於水中風機柱體的觀察、監測或進行其它海洋生物辦識研究,演色性的表現是水下研究重要的關鍵因素。本研究團隊為突破水下風機檢測和影像失真之困難,開發雷射材質辨識技術和智慧彩色補償照明技術結合之風柱健康檢測系統,將搭配水下無人載具檢測水中風機的鏽蝕情況。
雷射材質辨識技術,運用雷射光發射特定光譜之光源,若檢測區域出現鏽斑,該材料表面性質亦發生改變,雷射光譜將有部分光譜能量被該鏽蝕區域吸收,接收回來的光譜將會呈現不均勻的光譜分佈。最後,藉由風機反射回的光譜,分析雷射光譜的缺失部分,透過演算法計算檢測區域的鏽蝕程度。
鏽蝕嚴重則可能導致材料上出現孔洞和裂縫,由於水下攝影影像的嚴重色偏移現象,使該裂縫無法清楚呈現於影像上,透過智慧彩色補償照明技術可以有效加強影像上的彩度。智慧彩色補償照明技術,即是泛R(R1、R2…Rn)、泛G(G1、G2…Gn)、泛B(B1、B2…Bn)之LED多色燈源於不同深度下給予適當之波長補償,使得水下圖像所呈現的顏色接近物體之真實顏色,相比傳統方法可獲得較佳之演色性。於水下環境的光暈、霧氣與低演色性之現象,可藉由雷射照明技術與光色補償演算法,強化所需探測物件的光能量並針對不同距離主動補償光色,以還原物體色彩。此設計不但可在遠處探索風機鏽蝕的紋路與狀態亦可還原物體色彩,改善色彩偏移問題,使得水下載具具備彩色視覺功能,以提高水下環境的識別、監控、探勘與觀測之能力。
風柱健康檢測系統為透過設計水下無人載具的行進路線,並於每隻風機檢測完畢後,浮於水面將該風之的鏽蝕影像和數據,上傳於檢測系統中。能夠使檢驗員有效率的掌握該風場所有風機的鏽蝕健康狀況,給予最佳的保養策略。海中檢查風機基座,鏽蝕基座對於風機是非常嚴重的的事情,海中派遣人力入海檢查,耗時費力成本過高,但使用水中的照相機拍攝,會有失真的狀況,因此使用色彩補償,可以有效的還原為真實色彩,方便演算法判斷此風機的健康狀況進而決定是否需要安排保養。
●技術之產業應用性:
在離岸風場中,由於架設風機的環境大多相當嚴苛,若天候不佳時,風場的人工檢修作業難度和風險程度必上升,造成風場營運管理不佳,導致進度落後和發電效能為達預期標準。隨著AI時代來臨,須多高危險性工作皆由智能化機器人取代,大幅降低人工成本及維修風險,而未來智能化運維技術的發展勢在必行。水下的風場檢修更是高難度與高成本,若透過水下無人載具進行探查塔柱的基本情況,能夠有效的降低人工成本及風險性。本研究團隊為突破水下風機檢測和影像失真之困難,開發雷射材質辨識技術和智慧彩色補償照明技術結合之風柱健康檢測系統,將搭配水下無人載具檢測水中風機的鏽蝕情況。
隨著全球對於綠色意識的抬頭,離岸風電已成為各國發展再生能源重要的一環,在未來產業的進程上,歐洲各國(含英國、丹麥、荷蘭、比利時等)將繼續作為離岸風電領先者,持續帶領全球探索新的離岸風電技術與方向,而亞洲地區在浮動式離岸風電有相當大的優勢及潛力,若能運用以無人載具以及多載具協同作業的目標進行規劃,而後端的檢測資料處理技術導入人工智慧,將可帶來更深入的見解,大幅降低人力的需求,並運用更精準的方式進行風場營運管理。

線上展網址:
https://tievirtual.twtm.com.tw/iframe/b31b181c-1be7-4629-b1bc-ef021e338e15?group=23bfb1fa-dd5b-4836-81a1-4a1809b1bae5&lang=tw

聯絡人

  • 姓名:張奇珍

  • 電話:06-275-3312分機276

  • 地址:701台南市東區大學路1號

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其他資訊

  • 展館別:未來科技館 【2023】半導體專區

  • 所屬代表參展單位:國家科學及技術委員會

  • 主要應用領域:綠能與環境

位置 更多資訊

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  • 技術成熟度:雛型

  • 展示目的:商機推廣、研發成果展示

  • 流通方式:技術授權/合作、自行洽談

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